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Estudian la destrucción del material genético del SARS-COV-2 mediante la herramienta CRISPR

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Se trata de eliminar el genoma RNA del coronavirus SARS –CoV-2 empleando tecnología de edición genética de última generación.

El profesor de la Universidad Pablo de Olavide, Miguel Ángel Moreno Mateos, investigador Ramón y Cajal en el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD),co-lidera un proyecto de investigación financiado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas cuyo objetivo es destruir el genoma del coronavirus SARS–CoV-2 empleando la herramienta de edición genética de última generación CRISPR–Cas13d.

El SARS-CoV-2 es un virus cuyo genoma está formado por una única cadena de ácido ribonucleico (ARN), una molécula que, al igual que el ácido desoxirribonucleico (ADN), es esencial para la vida de los organismos. Está repleto de instrucciones genéticas para hacer millones de copias de sí mismo y estas instrucciones están codificadas en 30.000 ‘letras’ de ARN que la célula infectada lee y traduce a las distintas proteínas virales que promueven la replicación viral.

“La tecnología CRISPR-Cas es una revolución comparable a la acontecida en los años 70 y 80 con el DNA recombinante y los inicios de la ingeniería genética. Básicamente, ahora podemos ir de manera dirigida a cualquier lugar de un genoma (de ADN o de ARN como es el del SARS-CoV-2) y manipularlo a nuestro antojo”, afirma el profesor Miguel Ángel Moreno, experto en esta tecnología. Esta herramienta tiene muchas variantes y en este proyecto el equipo de investigación emplea la proteína Cas13d, que, como explica el investigador de la UPO, “es capaz de encaminarse de manera precisa y dirigida al ARN viral, lo que es el cerebro del virus de donde salen todas sus instrucciones, y cortarlo, como si fuera unas tijeras, llevándolo a su eliminación y evitando su propagación”.

El investigador de la UPO lidera la primera fase del proyecto, que consiste en la selección de las formulaciones CRISPR-Cas13d más eficientes para el SARS-CoV-2 y otros virus de RNA relacionados con éste, empleando embriones de pez cebra como sistema modelo in vivo. “Somos pioneros en la optimización de la tecnología CRISPR-Cas13 in vivo (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.01.13.904763v1), y lo que estamos haciendo es preparar las formulaciones más eficientes con unos modelos artificiales, usando determinados RNAs del SARS-CoV-2 y otros virus similares pero de forma independiente, que no generan ningún peligro ni necesitan un laboratorio de alta seguridad. Estas formulaciones se probarán después en modelos reales”, explica Miguel Ángel Moreno.

Tras evaluar su funcionalidad y su no toxicidad, estos reactivos se testarán en el Centro Nacional de Biotecnología. Las formulaciones más eficientes serán entonces probadas en modelos celulares de infección in vitro donde se podrá analizar la capacidad de eliminación por parte de dichas formulaciones de virus similares al SARS-CoV-2 pero menos peligrosos. De este modo, se optimizarán las condiciones de eliminación antiviral con las formulaciones más eficientes previamente probadas. Finalmente, en un laboratorio con la bioseguridad adecuada, se probarán en modelos de infección de SARS-CoV-2 in vitro e in vivo usando todas las optimizaciones anteriores.

“Podríamos tener una terapia muy flexible y podría, por ejemplo, ser adaptada fácilmente a distintas versiones mutantes del SARS-CoV-2 y otros virus de RNA de forma relativamente sencilla, aunque debemos tener cautela porque estamos empezando. Como se suele decir, la paciencia es la madre de la ciencia”, señala Moreno.

Equipo multidisciplinar

El proyecto agrupa a investigadores de perfiles diversos pero complementarios: Miguel Ángel Moreno Mateos (UPO-CABD), biólogo del desarrollo y experto en la optimización de sistemas CRISPR-Cas in vivo; Dolores Rodríguez (CNB-CSIC), viróloga experta en el manejo y caracterización de diferentes tipos de virus; y Almudena Fernández (CIBER-ISCII) y Lluís Montoliu (CNB-CSIC), genetistas, expertos en el uso de las herramientas CRISPR de edición genética para la generación de modelos animales de enfermedades raras.

“Contar con un equipo multidisciplinar para este proyecto ha sido crítico. La ciencia sin una colaboración fluida no va a ningún sitio”, afirma Miguel Ángel Moreno Mateos. Actualmente las colaboraciones y el equipo continúan creciendo y también se han incorporado recientemente Manuel Collado y Pablo del Pino, desde Instituto de Investigaciones Sanitarias de Santiago (IDIS) y la Universidad de Santiago de Compostela, respectivamente.

El estudio está financiado por el CSIC a través de la Plataforma de Salud Global, que engloba más de 200 grupos de investigación de diferentes especialidades, desde biotecnología y nanotecnología hasta demografía e inteligencia artificial, para abordar los retos que plantea la epidemia del coronavirus SARS-CoV-2 con el objetivo de plantear soluciones a corto, medio y sobre todo largo plazo.

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Girolando, la mejor alternativa para la producción lechera en climas cálidos

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Con una producción promedio de 5.000 litros de leche durante 305 días bajo el calor del clima tropical, estas terneras presentan una mayor resistencia y adaptación al entorno, lo que aumenta sus tasas de supervivencia. Estas cualidades las destacan en un país donde la cría de terneras enfrenta tasas de mortalidad de hasta el 25 %. Las terneras Girolando pueden producir en promedio 5.000 litros de leche durante 305 días en climas cálidos. Fotos: Felipe Argoty, magíster en Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira.

En Colombia la producción lechera afronta una crisis marcada por los altos costos tanto de los insumos importados utilizados por la industria como de los alimentos concentrados para el ganado, además de factores como la tendencia al bajo consumo en el mercado y el encarecimiento de las tierras en zonas tradicionales de ganadería, entre otros, situación que ha obligado a los productores a buscar nuevas alternativas que permitan mantener la rentabilidad del negocio y reducir las pérdidas.

Foto. La cría de terneras enfrenta tasas de mortalidad de hasta el 25 %

Cerca del 80 % de la producción de leche proviene de animales con composición genuina en su genética, escenario en el que resaltan las terneras Girolando, una raza que toma y supera lo mejor del cruzamiento entre la productividad de la Holstein y la rusticidad de la Gyr, lo que les permite adaptarse a altas temperaturas, ser más tolerantes a parásitos y poderse pastorear en condiciones adversas, características que las convierten en la mejor opción para climas tropicales como los de Tolima, Valle del Cauca, Magdalena Medio y los Llanos Orientales y la Costa Caribe, en donde han demostrado un rendimiento superior.

En la industria lechera la etapa más crítica es la cría de las terneras, ya que es cuando los animales dependen de una adecuada alimentación y cuidados especiales para asegurar su supervivencia y óptimo desarrollo. Además de ser costosa, esta fase se asocia con altos índices de mortalidad, en particular por problemas de nutrición.

Ante este problema, durante su Maestría en Ciencias Agrarias en la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira, el zootecnista Luis Felipe Argoty López evaluó mediante tres experimentos alternativas para mejorar la rentabilidad durante la cría, con dietas menos costosas pero con el aporte nutricional necesario para evitar problemas de crecimiento y desarrollo, clave en la crianza de reemplazo, cuando preparan a las terneras para que se conviertan en futuras vacas lecheras que renueven el hato y mantengan la productividad del sistema.

Foto. En Colombia cerca del 50 % de la producción de leche proviene de cruces de toros y cebús.

El Estudio

En la investigación se analizó el crecimiento y desarrollo ruminal (ingesta de alimento sólido) de 19 terneras Girolando F1 con edades entre 14 y 22 meses, en el corregimiento de Santa Rosa de Tapias, municipio de Guacarí (Valle del Cauca).

Para el trabajo se hicieron 3 grupos de animales con sendos tratamientos. A los del primer grupo (grupo control) se le suministraron 4 litros de leche al día, repartidas en dos tomas, y concentrado comercial; al segundo, 4 L de leche distribuidos en tres tomas, más consumo de alimento experimental; y al tercer grupo, 4 L de leche distribuidos en tres tomas, más consumo de alimento comercial. A todos los tratamientos se les suministró pasto pangola y agua a voluntad.

Sobre el alimento experimental, el investigador explica que “hicimos ajustes dentro de la proteína, la pusimos un poco más disponible dentro de la dieta de las terneras, usamos soya, maíz, algunos cereales, premezclas, un promotor de crecimiento ruminal y lo que utilizan todos los alimentos concentrados, porque el reto era hacer un concentrado experimental similar en composición al comercial, pero con algunas mejoras”.

Foto. El estudio se realizó con 19 terneras en el corregimiento de Santa Rosa de Tapias (Valle del Cauca)

También recolectó muestras de sangre cada 15 días, para analizar metabolitos como proteína, albúmina, globulinas, calcio, betahidroxibutirato (BHB) y cortisol. Así mismo evaluó parámetros biométricos como edad, peso, circunferencia, altura, ganancia de peso, consumo promedio y conversión alimenticia. Cada variable evaluada se analizó estadísticamente a través de un modelo mixto de medidas repetidas.

Aunque en la ganancia de peso los resultados no arrojaron diferencias significativas entre los tratamientos, entre muestreo sí las hubo y se evidenció que la edad de los animales influye en la concentración de proteínas en la sangre y que el BHB permite conocer indirectamente el desarrollo ruminal.

También se evidenció que “la edad de los animales influye en la concentración de proteínas en la sangre y que el BHB permite conocer indirectamente el desarrollo ruminal”.

Foto. Con la raza Girolando se puede obtener una producción lechera más competitiva y menos dependiente de razas europeas

El investigador destaca que, “este indicador sugiere que las terneras están desarrollando su rumen de forma óptima, lo cual es esencial para una digestión eficiente, y en última instancia para su futura capacidad de producir leche”.

También se registraron bajos niveles de cortisol en la sangre, una hormona que se libera en respuesta al estrés y puede afectar el crecimiento y la salud general del animal. Altos niveles de este indican que las terneras están experimentando estrés, lo que puede influir negativamente en su sistema inmunológico y reducir su capacidad de aprovechar nutrientes, afectando el desarrollo del rumen y la futura producción de leche.

“Si logramos que más productores opten por razas como la Girolando, tendríamos una producción lechera más competitiva y menos dependiente de razas europeas, cuya adaptación a nuestras condiciones es limitada”, anota el magíster.

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